Déclencheur électromagnétique à réglage du seuil de déclenchement

Description

[0001] L'invention est relative à un déclencheur électromagnétique pour un appareil électrique de protection, à réglage du seuil de déclenchement instantané, comprenant une culasse présentant une face inférieure et une face supérieure espacées l'une de l'autre, un noyau plongeur mobile axialement à travers un orifice ménagé dans la face supérieure, une bobine intercalée entre lesdites faces et coaxiale audit noyau mobile, un noyau fixe solidaire de la face inférieure de la culasse, un ressort de rappel sollicitant le noyau mobile en direction opposée du noyau fixe et un dispositif de réglage de la position initiale du noyau mobile entre une position maximale d'écartement du noyau fixe et une position minimale.

[0002] Un tel déclencheur, est par exemple utilisé pour provoquer le déclenchement instantané d'un appareil de protection contre les courants de courts-circuits, notamment un disjoncteur ou contacteur, lorsque le courant parcourant la bobine est suffisamment intense pour provoquer l'attraction du noyau plongeur. Le seuil de déclenchement doit être parfaitement défini et réglable, et le document DE-B-1.107.797 décrit un dispositif pour modifier la position initiale du noyau mobile, afin de réduire ou d'augmenter l'entrefer de séparation du noyau fixe, pour régler ce seuil de déclenchement. Les plages de réglage obtenues par ces moyens sont limitées et le besoin se fait sentir de disposer de moyens de réglage additionnel sans complication notable du déclencheur.

[0003] La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un déclencheur électromagnétique à seuil de déclenchement réglable avec précision et sur une large étendue.

[0004] Le déclencheur électromagnétique selon l'invention est caractérisé par une gorge annulaire ménagée dans ledit noyau mobile sur une distance axiale légèrement supérieure à la distance axiale entre lesdites positions maximale et minimale, dans la zone de ladite face supérieure, de telle manière que cette dernière est au voisinage de l'un des bords de la gorge en l'une desdites positions et au vosinage de l'autre des bords de la gorge en l'autre desdites positions.

[0005] La gorge ménagée dans le noyau mobile définit un deuxième entrefer dans le circuit magnétique excité par la bobine et, ce deuxième entrefer engendre une force d'attraction du noyau mobile qui s'ajoute à celle du noyau fixe lorsque le noyau mobile est dans la position minimale d'écartement du noyau fixe et inversement, une force de retenue du noyau mobile qui se sous trait à la force d'attraction du noyau fixe lorsque le noyau mobile est en position maximale d'écartement du noyau fixe. La forme particulière du noyau permet une augmentation de la gamme de réglage tout en conservant une course identique du noyau mobile, la précision de réglage des valeurs de déclenchement étant accrue.

[0006] Le document GB-A-415.387 est relatif à un déclencheur électromagnétique dont le noyau présente deux sections différentes de façon à accroître la force d'attraction dès que la section pleine pénêtre dans l'entrefer. Ce déclencheur ne comporte pas de réglage.

[0007] Le déclencheur selon l'invention présente avantageusement un axe longitudinal de symétrie sur lequel le noyau mobile de forme cylindrique est monté à coulissement. La gorge ménagée dans le noyau mobile définit un tronçon ou une portion de section réduite, qui se raccorde aux deux portions qui l'encadrent, par des bords inclinés en forme de troncs de cône. L'équilibre bistable du noyau plongeur, indispensable à l'obtention d'un seuil de déclenchement franc, est amélioré par la présence de la gorge et par l'emploi d'un dispositif de rappel à force décroissante au cours du déplacement du noyau mobile en direction du noyau fixe. Cette force décroissante exercée sur le noyau mobile est obtenue par une modification de la ligne d'action du ressort de rappel qui agit sur un levier pivotant avec modification du bras de levier. Cette variation de la force de rappel exercée sur le noyau mobile en fonction de sa position élargit également la gamme de réglage des seuils de déclenchement.

[0008] Selon un développement de l'invention, la bobine est décalée de manière à disposer, en position de réglage minimale du noyau mobile, l'entrefer de séparation du noyau mobile et du noyau fixe dans le centre de la bobine où l'intensité du champ magnétique est maximale. En position maximale, le noyau mobile est quasiment à l'extérieur de la bobine dans une zone de champ réduit qui se traduit par un seuil de déclenchement plus élevé.

[0009] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels:

• la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un déclencheur électromagnétique selon l'invention, représenté en position initiale de réglage minimale;
• les figures 2 et 3 sont des vues analogues à celle de la figure 1 représentant respectivement le déclencheur en position maximale et en position de déclenchement;
• la figure 4 montre les lignes de champ du circuit magnétique, représenté sur la demi-vue de gauche en position minimale et sur la demi-vue de droite en position maximale de réglage.

[0010] Sur les figures, une culasse 10 en forme de U qui peut également être un boîtier partiellement ou entièrement fermé, présente une face supérieure 12 et une face inférieure 14, encadrant une bobine 16 reliée à un circuit électrique non représenté. La face inférieure 14 porte un noyau fixe 18 pénètrant axialement à l'intérieur de la bobine 16 et coopérant avec un noyau mobile 20 monté à coulissement suivant un axe XX de symétrie du déclencheur. La culasse 10, le noyau fixe 18 et le noyau mobile 20 sont en un matériau magnétisable approprié bien connu des spécialistes. La face supérieure 12 présente un orifice 22 de passage du noyau mobile 20 avec interposition d'un fourreau cylindrique 24 en matériau isolant non magnétique qui gaine l'ensemble noyau fixe 18 et noyau mobile 20. La bobine 16 est décalée axialement en direction de la face inférieure 14 en étant maintenue mécaniquement par une entretoise 26 intercalée entre la face supérieure 12 de la culasse 10 et le haut de la bobine 16. Tout autre moyen de fixation de la bobine est bien entendu utilisable. Un levier pivotant 28 est monté sur un axe fixe de pivotement 30, par exemple porté par la culasse 10 et est mécaniquement relié au noyau mobile 20 par une lumière 32, dans laquelle est engagé un ergot 34 porté par le noyau mobile 20. Un ressort de rappel 36 est ancré d'une part à un point 38 du levier pivotant 28, et d'autre part à un point 40. Les points d'ancrage 38,40 sont agencés par rapport à l'axe de pivotement 30 du levier pivotant 28, de manière à exercer sur ce dernier un moment sollicitant le levier pivotant dans le sens des aiguilles d'une montre, correspondant à un mouvement vers le haut du noyau mobile 20 sur la figure 1. La liaison à lumière 32 et ergot 34 transforme le mouvement de pivotement du levier pivotant 28 en un mouvement de coulissement du noyau mobile 20. Le levier pivotant 28 porte une languette 44 d'actionnement d'une barre de déclenchement 46, par exemple d'un disjoncteur électrique de protection. Le levier pivotant 28 coopère avec une butée 48 ménagée sur l'un des bras d'une bascule 50, dont l'autre bras coopère avec un coin de réglage 52,commandé à coulissement par tout moyen approprié, notamment par vis de réglage non représentée. Le ressort de rappel 36 sollicite le levier pivotant 28 en appui de la butée 48, dont la position définit la position initiale du noyau plongeur 20. Il est facile de voir qu'un enfoncement du coin de réglage 52 engendre un déplacement vers le bas en direction du noyau fixe 18, du noyau mobile 20 et inversement qu'un retrait du coin 52 autorise un écartement du noyau mobile 20 du noyau fixe 18, les deux positions extrèmes de réglage, en l'occurrence la position minimale et la position maximale étant représentées aux figures 1 et 2. Lorsque la bobine 16 n'est pas excitée, le noyau mobile 20 est maintenu en position écartée du noyau fixe 18, cette position initiale étant en fonction de la position du coin de réglage 52, soit la position de réglage minimale représentée à la figure 1, soit la position de réglage maximale représentée à la figure 2, soit toute position intermédiaire à ces positions extrèmes. Une excitation de la bobine 16 provoque une attraction du noyau mobile 20, qui se déplace lorsque le courant parcourant la bobine 16 dépasse un seuil prédéterminé suffisant pour vaincre les forces de rappel notamment exercées par le ressort 36 sur le noyau mobile 20. La figure 3 illustre la position attirée du noyau mobile 20 qui provoque l'actionnement de la barre de déclenchement 46 par la languette 44 du levier pivotant 28. Lors d'une désexcitation de la bobine 16, le ressort de rappel 36 ramène l'ensemble dans la position initiale prête à un nouveau fonctionnement. Le point d'ancrage 40 du ressort 36 peut être déplacé par une vis de réglage 54 pour régler la ligne d'action du ressort de rappel 36, et modifier ainsi la force de rappel exercée sur le noyau mobile 20.

[0011] En se reférant plus particulièrement à la figure 4, on voit que le noyau mobile 20 présente selon l'invention, une gorge 56 à fond 58 de forme cylindrique et à bords inférieur 60 et supérieur 62 inclinés. Les bords 60,62 en forme de tronc de cône assurent le raccordement de la gorge 56 aux portions inférieure 64 et supérieure 66 du noyau mobile 20 de section élargie. Dans la position de réglage minimale représentée sur la partie gauche de la figure 4, le flux magnétique parcourt un premier entrefer E1 entre le noyau mobile 20 et le noyau fixe 18, puis la face inférieure 14, la culasse 10, la face supérieure 12 et un deuxième entrefer E2 entre le bord de l'orifice 22 et le bord 62 de la gorge 56. Une force d'attraction F1 tend à attirer le noyau mobile 20 vers le noyau fixe 18 pour réduire le premier entrefer E1 et à cette force F1, s'ajoute une deuxième force F2 au niveau de l'entrefer E2. La gorge 56 est disposée de telle manière qu'en position de réglage minimale, le bord 62 est légèrement au dessus de l'orifice 22 pour engendrer une force ayant une composante F2 orientée en en direction du noyau fixe 18. En position de réglage maximale représenté sur la partie droite de la figure 4, l'entrefer E1 est notablement augmenté et le bord 60 vient en regard de l'orifice 22 en restant néanmoins en dessous de la face supérieure 12. L'entrefer E3 entre la surface polaire constituée par le bord 60 et la surface polaire constituée par le bord de l'orifice 22, engendre une force F3 orientée en direction opposée de la force F1 d'attraction du noyau plongeur mobile 20 en direction du noyau fixe 18. Il est facile de voir que les forces F2 et F3, dues à la gorge 56 permettent respectivement d'abaisser le seuil de déclenchement minimal et d'augmenter le seuil de déclenchement maximal, ce qui correspond à une gamme étendue de réglage du seuil de déclenchement, la force F1 devenant prépondérante à un certain moment.

[0012] Un effet additionnel résulte du décalage de la bobine 16 en direction de la face inférieure 14 de façon à disposer l'entrefer E1, lors d'une position minimale, au voisinage du centre de la bobine 16 dans une zone de champ élevée et à décaler cet entrefer E1 en positon maximale vers une zone de champ réduit en bordure de la bobine 16. Il est clair que l'intensité du courant, parcourant la bobine 16, nécessaire pour attirer le noyau mobile 20 et provoquer le déclenchement sera inférieure dans la position de réglage minimale et supérieure, du fait de la réduction du champ en bordure de la bobine, lors d'une position maximale du noyau plongeur mobile 20. Le changement de la ligne d'action du ressort de rappel 36, lors d'un pivotement du levier pivotant 28 de façon à réduire la force de rappel exercée sur le noyau plongeur mobile 20 lors d'un rapprochement de ce dernier du noyau fixe 18, agit dans le même sens d'élargissement de la gamme des seuils de déclenchement. Dans l'exemple décrit sur les figures, les surfaces polaires de l'entrefer E1 sont coniques mais elles peuvent bien entendu être planes et la hauteur du noyau fixe 18 peut être réduite. Le dispositif de rappel peut être agencé différemment et le fourreau de guidage 24 peut être remplacé par tout autre moyen, notamment par une tige de guidage traversant le noyau plongeur mobile 20. La surface polaire de la culasse 10 définissant l'entrefer E2 et E3 peut être conformée différemment, en particulier être agrandie pour modifier la répartition des lignes de champ, sans sortir du cadre de la présente invention.

Revendications

1. Déclencheur électromagnétique pour un appareil électrique de protection, à réglage du seuil de déclenchement instantané, comprenant une culasse (10) présentant une face inférieure (14) et une face supérieure (12) espacées l'une de l'autre, un noyau (20) plongeur mobile axialement à travers un orifice (22) ménagé dans la face supérieure (12), une bobine (16) intercalée entre lesdites faces (12,14) et coaxiale audit noyau mobile (20), un noyau fixe (18) solidaire de la face inférieure (14) de la culasse (10), un ressort de rappel (36) sollicitant le noyau mobile en direction opposée du noyau fixe (18), et un dispositif de réglage (28,50,52) de la position initiale du noyau mobile (20) entre une position maximale d'écartement du noyau fixe (18) et une position minimale caractérisé par une gorge (56) annulaire ménagée dans ledit noyau mobile (20)sur une distance axiale légèrement supérieure à la distance axiale entre lesdites positions maximale et minimale, dans la zone de ladite face supérieure (12), de telle manière que cette dernière est au voisinage de l'un (62) des bords de la gorge (56) en l'une desdites positions et au voisinage de l'autre (60) des bords de la gorge (56) en l'autre desdites positions.

2. Déclencheur électromagnétique à noyau mobile cylindrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gorge (56) définit une portion cylindrique (58) intermédiaire du noyau mobile (20) de section inférieure à celle des portions cylindriques (64,66) encadrant axialement ladite portion intermédiaire.

3. Déclencheur électromagnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux bords (60,62) de ladite gorge (56) sont en forme de deux troncs de cône de raccordement de la portion intermédiaire (58) aux deux portions cylindriques (64,66) du noyau mobile pour définir avec ladite face supérieure (12) de la culasse (10) un entrefer incliné (E2,E3), susceptible d'engendrer une force ayant une composante axiale.

4. Déclencheur électromagnétique selon la revendication, 1,2 ou 3, caractérisé en ce que ledit orifice (22) ménagé dans la face supérieure (12) encadre le noyau mobile (20).

5. Déclencheur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau mobile (20) est relié mécaniquement à un levier pivotant (28) de commande de déclenchement en position attirée du noyau mobile, et qu'il comporte une butée (48) réglable pour définir la position initiale du noyau mobile.

6. Déclencheur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit ressort de rappel (36) est agencé pour exercer sur le noyau mobile (20) une force de rappel variable avec la position du noyau mobile et diminuant de la position maximale à la position minimale du noyau mobile.

7. Déclencheur électromagnétique selon la revendication 5 et 6, caractérisé en ce que ledit ressort de rappel (36) exerce un moment sur ledit levier pivotant dont le bras diminue entre la position maximale et la position minimale du noyau mobile (20).

8. Déclencheur électromagnétique selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le point d'ancrage (40) du ressort de rappel (36) est réglable pour régler la force de rappel exercée sur le noyau mobile (20).

9. Déclencheur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite bobine (16) est décalée axialement en direction de ladite face inférieure (14) et entoure le noyau fixe (18) porté par ladite face inférieure qui pénètre à l'intérieur de la bobine.

10. Déclencheur électromagnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le noyau mobile (20) est dans ladite position maximale quasi à l'extérieur de ladite bobine (16).

Claims

1. An electromagnetic trip device for an electrical protective device, with adjustment of the instantaneous tripping threshold, comprising a casing (10) presenting a lower face (14) and an upper face (12) spaced apart from one another, a moving plunger core (20) axially across an orifice (22) arranged in the upper face (12), a coil (16) fitted between said faces (12, 14) and coaxial to said moving core (20), a stationary core (18) securedly fixed to the lower face (14) of the casing (10), a return spring (36) urging the moving core in the opposite direction from the stationary core (18), and a device (28, 50, 52) for adjusting the initial position of the moving core (20) between a maximum separation position from the stationary core (18) and a minimum position characterized by an annular groove (56) arranged in said moving core (20) over an axial distance slightly greater than the axial distance between said maximum and minimum positions, in the zone of said upper face (12), in such a way that the latter is in proximity to one (62) of the edges of the groove (56) in one of said positions and in proximity to the other (60) of the edges of the groove (56) in the other of said positions.

2. The electromagnetic trip device with cylindrical moving core according to claim 1, characterized in that said groove (56) defines an intermediate cylindrical portion (58) of the moving core (20) of a smaller cross-section than that of the cylindrical portions (64, 66) axially surrounding said intermediate portion.

3. The electromagnetic trip device according to claim 2, characterized in that the two edges (60, 62) of said groove (56) are shaped as two cone frustums connecting the intermediate portion (58) to the two cylindrical portions (64, 66) of the moving core to define with said upper face (12) of the casing (10) an inclined air-gap (E2, E3), capable of generating a force having an axial component.

4. The electromagnetic trip device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that said orifice (22) arranged in the upper face (12) surrounds the moving core (20).

5. The electromagnetic trip device according to any one of the above claims, characterized in that the moving core (20) is mechanically connected to a pivoting lever (28) controlling tripping in the attracted position of the moving core, and that it comprises an adjustable stop (48) to define the initial position of the moving core.

6. The electromagnetic trip device according to any one of the above claims, characterized in that said return spring (36) is arranged to exert on the moving core (20) a return force which is variable with the position of the moving core and which decreases from the maximum position to the minimum position of the moving core.

7. The electromagnetic trip device according to claim 5 and 6, characterized in that said return spring (36) exerts a moment on said pivoting lever whose arm decreases between the maximum position and the minimum position of the moving core (20).

8. The electromagnetic trip device according to claim 6 or 7, characterized in that the fixing point (40) of the return spring (36) is adjustable to adjust the return force exerted on the moving core (20).

9. The electromagnetic trip device according to any one of the above claims, characterized in that said coil (16) is axially offset in the direction of said lower face (14) and surrounds the stationary core (18) supported by said lower face which penetrates into the coil.

10. The electromagnetic trip device according to claim 9, characterized in that the moving core (20) is in said maximum position almost outside said coil (16).

Ansprüche

1. Elektromagnetischer Auslöser für ein elektrisches Schutzorgan mit einstellbarem Ansprechwert für die unverzögerte Auslösung, wobei der Auslöser ein Joch (10), dessen Unterseite (14) und Oberseite (12) einen bestimmten Abstand zueinander besitzen, einen Tauchkern (20), der axial durch eine in die Oberseite (12) eingearbeitete Öffnung (22) bewegt werden kann, eine zwischen den genannten Flächen (12, 14) montierte und koaxial zum genannten beweglichen Kern (20) liegende Spule (16), einen an der Unterseite (14) des Jochs (10) angebrachten feststehenden Kern (18), eine Rückholfeder (36), die auf den beweglichen Kern eine Kraft in die dem feststehenden Kern (18) entgegengesetzte Richtung ausübt, und eine Einstellvorrichtung (28, 50, 52) zur Veränderung der Ausgangsstellung des beweglichen Kerns (20) zwischen einer Stellung mit maximalem Luftspalt und einer Stellung mit minimalem Luftspalt zum feststehenden Kern (18) aufweist, gekennzeichnet durch einen im genannten beweglichen Kern (20) eingearbeiteten Einzug (56), dessen axiale Länge etwas größer ist als der axiale Abstand zwischen den genannten Stellungen des maximalen und minimalen Luftspalts und der im Bereich der genannten Oberseite (12) ausgebildet ist, so daß diese Oberseite in einer der genannten Stellungen in der Nähe einer der Kanten (62) des Einzugs (56) und in der anderen der genannten Stellungen in der Nähe der anderen Kante (60) liegt.

2. Elektromagnetischer Auslöser mit beweglichem zylindrischen Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den genannten Einzug (56) ein Teilzylinder (58) im Mittelbereich des beweglichen Kerns (20) gebildet wird, dessen Querschnitt geringer ist als der der axial an ihn angrenzenden Teilzylinder (64, 66).

3. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kanten (60, 62) des genannten Einzugs (56) kegelstumpfförmig ausgeführt sind und den Mittelteil (58) mit den beiden Teilzylindern (64, 66) des beweglichen Kerns verbinden, wobei ein zur genannten Oberseite (12) des Jochs (10) schräg verlaufender Luftspalt (E2, E3) zur Erzeugung einer Kraft mit einer axialen Komponente entsteht.

4. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte in die Oberseite (12) eingearbeitete Öffnung (22) den beweglichen Kern (20) umgibt.

5. Elektromagnetischer Auslöser nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kern (20) mechanisch mit einem Schwenkhebel (28) zur Auslösung bei angezogener Stellung des beweglichen Kerns verbunden ist, und daß er einen einstellbaren Vorsprung (48) zur Einstellung der Ausgangsstellung des beweglichen Kerns aufweist.

6. Elektromagnetischer Auslöser nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Rückholfeder (36) so ausgelegt ist, daß sie auf den beweglichen Kern (20) eine entsprechend der Stellung des beweglichen Kerns veränderbare Rückstellkraft ausübt, die zwischen der Maximalstellung und der Minimalstellung des beweglichen Kerns abnimmt.

7. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Rückholfeder (36) ein Kraftmoment auf den genannten Schwenkhebel ausübt, dessen Hebelarm zwischen der Maximalstellung und der Minimalstellung des beweglichen Kerns (20) kleiner wird.

8. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung (40) der Rückholfeder (36) verstellbar ist, so daß die auf den beweglichen Kern (20) ausgeübte Rückstellkraft eingestellt werden kann.

9. Elektromagnetischer Auslöser nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Spule (16) in Richtung der genannten Unterseite (14) axial versetzt montiert ist und den an der genannten Unterseite angebrachten, ins Innere der Spule hineinragenden feststehenden Kern (18) umschließt.

10. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der bewegliche Kern (20) in der genannten Maximalstellung quasi außerhalb der genannten Spule (16) befindet.

Dessins